季 虹

淺談以能量為核心的初中生物建模教學

季 虹

福州教育學院第二附屬中學 福建福州 350000

能量是初中生物的核心概念，也是教學中學生很難理解的抽象概念，模型構(gòu)建能夠促進學生對科學本質(zhì)的理解，本文從教學實際出發(fā)，提出了以能量為核心的初中生物模型構(gòu)建的方案、并就如何開展以能量為核心的初中生物建模教學提出了教學建議。

能量；初中生物；建模教學

能量是生物圈永恒的話題，理解能量的相關知識對于生物學習是十分重要的。建模教學是今年來比較熱門的教學方式，研究表明學生參與建模活動可以加深對知識內(nèi)容的理解，增加解決實際問題的能力，建?；顒舆€可以促進學生對科學本質(zhì)的理解[1]。因此筆者嘗試通過開展以能量為核心的生物模型教學來幫助學生更加深刻的理解生命活動中能量的內(nèi)涵，并通過模型的系統(tǒng)性將看似無關的生命活動聯(lián)系起來，促進構(gòu)建完善的初中生物知識體系。

一、以能量為核心初中生物模型的構(gòu)建

根據(jù)初中生的認知規(guī)律，構(gòu)建的初中生物模型要簡單形象，構(gòu)建的過程可以分階段，從簡單到復雜，逐步完善，以便讓初學者更加理解能量的內(nèi)涵。筆者結(jié)合初中生物學習的內(nèi)容將模型構(gòu)建分為三個階段。

（一）能量的獲取

為了生存，生物無時無刻不在想方設法地獲取能量，追根究底，生物的能量來自于太陽的光能，而將光能固定下來，轉(zhuǎn)化成有機物中的化學能，這個過程就是植物的光合作用。

因此，模型構(gòu)建的第一步：植物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)換為有機物中的化學能，有機物中有能量。

（二）能量的流動

生物的能量在有機物中，自養(yǎng)生物可以通過光合作用合成有機物獲取能量，異養(yǎng)生物則必須直接或間接以自養(yǎng)生物為食獲取有機物中的能量，能量從一種生物轉(zhuǎn)移到另一種生物即能量的流動。以食物鏈“草?羊?狼”為例，羊吃了草，草的有機物成了羊的有機物，草有機物中的能量就成了羊有機物中的能量，同樣的道理，狼吃了羊，得到了羊的有機物，也得到了羊有機物中的能量，有機物中的能量在食物鏈中逐級傳遞；同理，細菌和真菌能利用動植物殘骸中的有機物，即得到了植物和動物的部分能量。

模型構(gòu)建第二步：能量隨有機物在生物之間流動。

（三）能量的釋放與利用

圖1

生物得到了有機物，也得到了有機物中的能量，有機物中的能量不能直接利用，需要將其中的能量釋放出來，即分解有機物，釋放能量——生物普遍存在的呼吸作用，在初中生物中呼吸作用主要指的是有氧呼吸，在構(gòu)建模型過程中可適當?shù)膹娬{(diào)氧氣的作用。呼吸作用釋放出來的能量可以用于各項生命活動，如生物運動、細胞分裂、物質(zhì)合成等。

模型構(gòu)建第三步：生物通過呼吸作用分解有機物，釋放其中的能量用于生物生命活動（圖1）。植物、動物、細菌、真菌的生命活動都需要能量，因此圖1的過程普遍存在于生物之中。

至此，以能量為核心的初中生物模型已經(jīng)有了一個基本的輪廓，教師可以將三者合而為一，構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，并由此進一步展開關于能量的教學。

二、構(gòu)建以能量為核心初中生物模型的優(yōu)勢

首先學生通過構(gòu)建以能量為核心的生物模型可以更加深刻的理解生物中能量的最初來源、能量與有機物的關系，能量在生物之間的傳遞、釋放及利用等等。

其次，此模型的優(yōu)點在于把能量用一個具體的符號替代，將一個非常抽象的概念轉(zhuǎn)化為直觀的圖像，非常符合初中生的認知規(guī)律，有機物與能量的關系如圖2方式表達，有機物內(nèi)含有化學能，在講授呼吸作用的實質(zhì)——分解有機物，釋放能量時可以很直觀，即將有機物“拆開”，其中的化學能就可以釋放出來了，同時教師可以補充說明這個過程有氧氣的參與可以更加的順利，可以將能量徹底的釋放出來，強調(diào)氧氣在呼吸作用過程中的作用。

此外，教師可以在此基礎上進行拓展延伸，設計問題串，諸如模型中提到的兩大生理作用——光合作用與呼吸作用發(fā)生的主要場所，植物如何獲取參與光合作用的反應物——水和二氧化碳等問題。

三、以能量為核心初中生物模型的教學策略

此能量模型構(gòu)建過程主要分為三個階段，首先在介紹生態(tài)系統(tǒng)時先梳理好植物、動物與細菌、真菌的關系，在《細胞的生活》一節(jié)先將有機物與能量的關系構(gòu)建好，然后在學習光合作用和呼吸作用時進一步構(gòu)建模型，在初中生物總復習時可以將三個階段的模型合并，結(jié)合學習過的其他知識，讓學生根據(jù)個人的理解在已經(jīng)構(gòu)建好的模型上添加相關的知識點，教師可以在教學過程中與學生一起對模型進行修正，完善，從而發(fā)現(xiàn)學生的誤區(qū)并加以改正，進而幫助學生加深對相關知識的理解，最終形成的模型即能體現(xiàn)學生在學習過程中對生物學知識的理解。

建模教學涉及模型的構(gòu)建、評價和修正過程[1]，在教學中，要根據(jù)教學目標選擇適當?shù)姆绞届`活運用，如新課時可進行模型的構(gòu)建，在復習課時可以進行模型評價與修正，并在教學中注意模型應用的一貫性，前后呼應。

圖2

[1]趙萍萍劉恩山.生物學建模教學研究進展及啟示[J].生物學通報，2015，50（1）：19-23.

【課題研究】課題《基于高階能力發(fā)展的初中生物課堂建模教學實踐研究》，項目編號FZ2017ZX036。